奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂原因分析及防護(hù)措施
時(shí)間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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在化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)用了大量與各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)接觸的化工機(jī)械與設(shè)備，特別是處于高溫、高壓、高流速工況下，這些設(shè)備的腐蝕問題尤為突出。其中無錫不銹鋼由于具有優(yōu)良的耐蝕性和良好的熱塑性、冷變形能力及可焊性而成為化工行業(yè)中重要的耐腐蝕材料，在很多化工裝置中其無錫不銹鋼使用量已達(dá)40%之多。但無錫不銹鋼的耐蝕性能是有針對(duì)性的，如它在空氣、水、中性溶液和各種氧化性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，而在其他的一些介質(zhì)條件下則可能發(fā)生腐蝕破壞。無錫不銹鋼發(fā)生的腐蝕破壞多是局部腐蝕破壞，最常見的有應(yīng)力腐蝕開裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕。
某公司海綿鈦生產(chǎn)過程中采用無錫不銹鋼套管冷卻器對(duì)四氯化鈦進(jìn)行冷卻，與四氯化鈦接觸的材料為奧氏體無錫不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)，與冷卻介質(zhì)接觸的材料為Q235A鋼。套管冷卻器則采用180°彎頭焊接連接。在生產(chǎn)過程中由于四氯化鈦液體中雜質(zhì)含量較高、管路系統(tǒng)密封不嚴(yán)，經(jīng)常造成套管冷卻器管道堵塞。在拆除清洗、疏通時(shí)發(fā)現(xiàn)套管冷卻器無錫不銹鋼彎頭內(nèi)側(cè)沿彎頭橫切面出現(xiàn)多處裂紋，裂紋呈脆性端口形貌，裂紋與裂紋之間為平行排列，彎頭外觀、幾何尺寸及金屬表面光澤無顯著變化。
奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂的原因分析如下：
（1）彎頭的殘余應(yīng)力未消除，應(yīng)力除了有載荷產(chǎn)生的工作應(yīng)力外，更多的是來自制造過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，如冷加工、焊接、熱加工、熱處理以及裝配過程中引起的殘余應(yīng)力。套管換熱器彎管在內(nèi)壓以及熱應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力等的作用下，會(huì)具備一定水平的拉應(yīng)力條件。
（2）在套管換熱器管道內(nèi)主要介質(zhì)為四氯化鈦液體，其中還含有氯化鐵、氯化鈉等氯化物。由于套管換熱器無吹掃、排放裝置，在管道內(nèi)聚集部分四氯化鈦液體和固態(tài)氯化物。在長時(shí)間停車過程中造成進(jìn)入空氣和水滴，導(dǎo)致四氯化鈦水解而堵塞管道，又因氯化物中含有一定的氯離子，使材料的抗腐蝕能力降低，導(dǎo)致了腐蝕的加速。
（3）套管換熱器管道材料為1Cr18Ni9Ti。此材料是最常用的奧氏體無錫不銹鋼之一，它的耐蝕性能、強(qiáng)度和塑性均較高，而且焊接性能也良好，因而廣泛應(yīng)用于對(duì)耐蝕性能要求較高的部件。但奧氏體無錫不銹鋼在氯離子環(huán)境中很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，且一般呈穿晶斷裂。
控制應(yīng)力腐蝕失效的方法，應(yīng)從內(nèi)因入手，合理選材；從外因入手，控制應(yīng)力、控制介質(zhì)或控制電位等。實(shí)踐中應(yīng)做到：選用耐應(yīng)力腐蝕材料；控制應(yīng)力；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；嚴(yán)格執(zhí)行維修與管理?xiàng)l例、法規(guī)、制度。